Los investigadores de Bayreuth han encontrado formas de controlar partículas diminutas en líquidos mediante patrones magnéticos. Los resultados de la investigación se han publicado en Nature Communications. bajo el título "Control topológico simultáneo e independiente de micropartículas idénticas en paisajes energéticos no periódicos".
En general, el transporte simultáneo e independiente de partículas coloidales a través de patrones magnéticos puede ser de gran utilidad en diversos campos de la ciencia y la tecnología para producir materiales personalizados, mejorar aplicaciones biomédicas, realizar pruebas de laboratorio o investigar cuestiones científicas fundamentales.
En este trabajo teórico y experimental, Nico C.X. Stuhlmüller y el Prof. Dr. Daniel de las Heras (teoría), junto con Farzaneh Farrokhzad y el Prof. Dr. Thomas Fischer (experimentos), investigaron el transporte simultáneo e independiente de partículas coloidales idénticas (partículas de tamaño nanométrico a micrométrico suspendidas en un líquido) sobre medios magnéticos. patrones.
Los campos externos, como los campos eléctricos y magnéticos, se utilizan a menudo para transportar una colección de partículas coloidales. Luego, bajo la influencia del campo, partículas idénticas son transportadas en la misma dirección. Los científicos demuestran aquí que utilizando paisajes energéticos no periódicos es posible controlar con precisión el transporte de una colección de partículas coloidales idénticas de forma simultánea e independiente.
Las micropartículas magnéticas se colocan encima de un patrón magnético. El patrón está elaborado con regiones magnetizadas hacia arriba y hacia abajo dispuestas de manera diferente dependiendo de la posición sobre el patrón. Luego, el transporte es impulsado por bucles de modulación de la orientación de un campo magnético externo. Un paisaje energético complejo, dependiente del tiempo y no periódico, surge debido al acoplamiento entre el campo magnético externo y el campo creado por el patrón.
Se pueden codificar simultáneamente trayectorias arbitrariamente complejas y adaptadas de varias partículas coloidales idénticas en el patrón o en los bucles de modulación. A modo de ilustración, los científicos muestran cómo partículas coloidales idénticas pueden escribir las primeras 18 letras del alfabeto bajo la influencia del mismo bucle de modulación.
Más allá de su interés fundamental, este trabajo abre nuevas rutas hacia el autoensamblaje reconfigurable en la ciencia coloidal y tiene aplicaciones potenciales en dispositivos multifuncionales de laboratorio en un chip. Un control preciso y simultáneo de partículas coloidales mediante campos magnéticos se puede utilizar, por ejemplo, para desarrollar sistemas de microfluidos que transporten partículas para pruebas de laboratorio y diagnósticos médicos.
Más información: Nico C. X. Stuhlmüller et al, Control topológico simultáneo e independiente de micropartículas idénticas en paisajes energéticos no periódicos, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43390-0
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Bayreuth
